Excavadora real

Universidad de Chile

Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Departamento de Ciencias de la Computación

Computación Gráfica - CC52B - Primavera 2002

Profesor: Patricio Inostroza

[Integrantes] - [Descripción] - [Objetivos] - [Código Fuente] - [Etapas del Proyecto]

[Estructura de la Máquina Excavadora] - [Movimiento] - [Modelamiento] - [Screenshots finales]- [Comentarios finales]

 

 

Integrantes

Ángel Núñez (anunez[@]dcc.uchile.cl)
Andrés Pereira (anpereir[@]dcc.uchile.cl)

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Descripción

El proyecto consiste en modelar una excavadora común y darle sus movimientos típicos mediante un control central:

  1. Movimiento de brazos y pala.
  2. Rotación del chásis.
  3. Movimiento de la máquina completa.

    Para ello se usarán el lenguaje Java™ 1.4 con Java3D™ y la herramienta 3D Studio Max™ 5 (modelación de piezas)

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Objetivos

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Código Fuente

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Etapas del Proyecto

Fecha de inicio: Agosto 30, 2002.

Fecha de término: Septiembre 11, 2002.

Observaciones: Se usará 3DStudio Max™ 5 para la modelación de las piezas y un "loader" para ocuparlas en Java3D™ que provee NCSA. Debido a la mayor complejidad de coordinar el movimiento del pistón con los brazos, sólo se han diseñado estas últimas piezas ya que el resto aún no intervienen en el movimiento.

2.- Simular el movimiento de un pistón.

Fecha de inicio: Septiembre 12, 2002.

Fecha de término: Septiembre 23, 2002.

Observaciones: Terminado, el pistón se traslada y rota (independientemente).

3.- Coordinar interacción entre pistones,brazos y pala.

Fecha de inicio: Septiembre 24, 2002.

Fecha de término: Octubre 24, 2002.

Observaciones: Terminado.

Muestra Interacción Brazo Pistón Muestra Interacción Brazo Pistón  en otra posición

 

 

4.- Rotar el chásis.

Fecha de inicio: Octubre 25, 2002.

Fecha de término: Noviembre 12, 2002.

Observaciones: Terminado (También se finalizó de modelar el resto las piezas faltantes)

5.- Mover la excavadora.

Fecha de inicio: Noviembre 13, 2002.

Fecha de término: Noviembre 30, 2002.

Fecha de término real: Noviembre 21, 2002.

Observaciones: Opcional (Terminado). Se refinaron algunas piezas de la excavadora.

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Estructura de una Máquina Excavadora

En el desarrollo del proyecto nos interesarán las partes esenciales de una máquina excavadora,
a continuación se muestran estas piezas junto con sus medidas reales (Crédito: Komatsu ®)

Vista frontal de la base y cabinaVista lateral de la base y la cabina

 

Medidas

Tabla de medidas de la base y cabina

Pistón (Vista lateral)

Brazo principal (vista lateral)

Brazo secundario (vista lateral)

 

Vista lateral de la pala

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Movimiento

Los movimientos básicos de una excavadora son:

- Giro que hace la parte de la cabina en torno a la oruga.
- Giro vertical de la parte II del brazo en torno a la parte I de éste.
- Giro vertical que hace la pala en torno a la parte II del brazo.
- Giro vertical de la parte I con respecto a la base.

Los cálculos físicos más importantes tienen que ver con el movimiento de las partes articuladas del brazo de la excavadora. Estos cálculos se relacionan con el movimiento del piston y los puntos fijos asociados.

Por ejemplo si analizamos el giro de la parte I del brazo tendremos:

Vista lateral parcial del los brazos y pistones

Descripción del movimiento Vista de la abstracción del movimiento del giro de uno de los brazos

- Puntos rojos fijos
- El piston crece o decrece
- El punto azul se mueve en forma circunferencial

Para simular el movimiento conjunto de los brazos y pistones se desarrolló una clase que, basándose en las características de los triángulos que se forman, calcula los ángulos y longitudes para las distintas posiciones. También se consideran cuales son los puntos fijos y móviles de las piezas.

Mapa de movimiento
Mapa de movimiento

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Modelamiento

El modelamiento se hará utilizando 3D Studio Max™ 5, el cual nos permitirá modelar cada una de las piezas antes descritas para luego generar archivos con los puntos correspondientes.
Desde Java3D™ se usará un Loader, programa que permitirá leer los archivos generados por 3D Studio Max™ con formato .3DS

Por ejemplo :

Screenshot al modelar en  3DStudio Max5 Screenshot al modelar en  3DStudio Max5 Screenshot al modelar en  3DStudio Max5

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Screenshots finales

Screenshot final 1Screenshot final 2

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Comentarios finales

Uno de los principales problemas enfrentados durante el desarrollo del proyecto fue el corto tiempo de aprendizaje de las distintas características que ofrecen Java3D™ y 3D Studio Max™ 5 , lo cual sumado a la inexperiencia en modelación de objetos 3D, dificultó en parte el avance del mismo, sin embargo, se logró completar los objetivos propuestos inicialmente. Experimentamos el manejo de colisiones en Java3D™ , pero estas disminuyen notablemente el performance de la simulación.

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